水质中难容的Ca，Mg离子浓度降低，处理后的水更适合饮用。石灰软化处理是将石灰[Ca(OH)2 ]加入水中，与水中的硬度成分起反应，生成难溶的CaCO3，或其他难溶的碱性物质[如Mg(OH)2 ]，使其沉淀析出，以达到软化的目的。软化反应过程如下所示：
Ca(OH)2 + CO2 ? CaCO3 ↓ + H2 O
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 ? 2CaCO3 ↓ + 2H2 O
Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 ? 2CaCO3 ↓ + MgCO3 + 2H2 O
Ca(OH)2 + MgCO3 ? CaCO3 ↓ + Mg(OH)2 ↓
熟石灰加入水中，首先与CO2起化学反应，然后再与Ca(HCO3)2以及Mg(HCO3)2 起反应。便是与Ca(OH)2 与Ca(HCO3)2和Ca(OH)2 与Mg(HCO3)2 的反应产物不同，由于MgCO3 的溶解度比CaCO3大得多，故要使Mg2+反应生成难溶的Mg(OH)2才会沉淀出来，所以石灰的消耗量也大，需增加一倍。
当水中的碱度大于硬度时，此时水中含有钠盐碱度，例如NaHCO3，因此，通常采用石灰－石膏软化法，在进行软化的同时，还可以降低水的钠盐碱度，反应如下：
2NaHCO3 +CaSO4 + Ca(OH)2 ＝2CaCO3 ↓ + Na2 SO4 + 2H2 O
石灰软化处理后，残留暂硬可达到0.4~0.8mmol/L，残留碱度达0.8~1.2mmol/L，残留铁<0.1mg/L；可除COD25%，除硅酸盐30%~35%。
虽然石灰软化除去硬度还不够彻底，操作条件也不大好，但由于石灰价格低廉，来源宽广，因此，常常被用于原水中碳酸盐硬度较高、非碳酸盐硬度较低，且又不要求深度软化的场所。
